+86-15267462807
Bahasa
Menurut teori denitrifikasi biologis tradisional, jalur denitrifikasi umumnya mencakup dua tahap: nitrifikasi Dan denitrifikasi . Kedua proses nitrifikasi dan denitrifikasi perlu dilakukan dalam dua reaktor terisolasi, atau dalam reaktor yang sama dengan lingkungan anoksik dan aerobik yang bergantian dalam ruang atau waktu; Faktanya, pada periode sebelumnya, dalam beberapa proses lumpur aktif tanpa tahap anoksik dan anaerobik yang jelas, masyarakat telah berulang kali mengamati fenomena hilangnya nitrogen yang tidak berasimilasi, dan hilangnya nitrogen juga telah diamati berkali-kali dalam sistem aerasi. Dalam sistem pengolahan ini, reaksi nitrifikasi dan denitrifikasi sering terjadi pada kondisi pengolahan yang sama dan di ruang pengolahan yang sama. Oleh karena itu, fenomena ini disebut nitrifikasi/denitrifikasi simultan (SND).
Teknologi nitrifikasi dan denitrifikasi sinkron (SND) adalah menghasilkan reaksi nitrifikasi, denitrifikasi, dan penghilangan karbon dalam reaktor yang sama pada waktu yang bersamaan. Hal ini mematahkan pandangan tradisional bahwa nitrifikasi dan denitrifikasi tidak dapat terjadi secara bersamaan, terutama dalam kondisi aerobik, denitrifikasi juga dapat terjadi, sehingga memungkinkan terjadinya nitrifikasi dan denitrifikasi secara bersamaan.
Nitrifikasi memerlukan alkalinitas, dan denitrifikasi menghasilkan alkalinitas. Oleh karena itu, SND dapat secara efektif menjaga nilai pH dalam reaktor tetap stabil, tanpa netralisasi asam basa dan sumber karbon eksternal; menghemat volume reaktor, mempersingkat waktu reaksi, dan mengurangi terapungnya lumpur di tangki sedimentasi sekunder dengan mengurangi konsentrasi nitrogen nitrat. Oleh karena itu, SND telah menjadi pusat penelitian denitrifikasi biologis. Mengenai kelayakan denitrifikasi biologis SND, saat ini terdapat tiga pandangan utama dari perspektif berbeda:
Perspektif lingkungan makro: Pandangan ini percaya bahwa tidak ada keadaan pencampuran yang seragam sepenuhnya, dan distribusi DO yang tidak merata dalam reaktor dapat membentuk area aerobik, anoksik, dan anaerobik. Denitrifikasi dapat terjadi dalam kondisi anoksik/anaerobik dalam bioreaktor yang sama. SND dapat dicapai dengan menggabungkan penghilangan bahan organik dan nitrifikasi nitrogen amonia di lingkungan aerobik pada bagian tersebut.
Perspektif lingkungan mikro: Pandangan ini berpendapat bahwa lingkungan mikro anoksik pada flok mikroba merupakan penyebab utama terjadinya SND, yaitu karena adanya keterbatasan difusi (transfer) oksigen, maka terdapat gradien oksigen terlarut dalam flok mikroba, sehingga membentuk suatu lingkungan mikro. yang kondusif untuk nitrifikasi dan denitrifikasi secara simultan.
Perspektif biologis: Pandangan ini berpendapat bahwa keberadaan populasi mikroba khusus dianggap sebagai penyebab utama SND. Beberapa bakteri nitrifikasi dapat melakukan denitrifikasi selain nitrifikasi normal. Sarjana Belanda telah mengisolasi kokus belerang pantotrofik yang dapat melakukan nitrifikasi aerobik dan denitrifikasi aerobik. Beberapa bakteri bekerja sama satu sama lain untuk melakukan reaksi berurutan untuk mengubah amonia menjadi gas nitrogen, yang memungkinkan denitrifikasi biologis lengkap dalam reaktor yang sama dalam kondisi yang sama.
Saat ini, terdapat banyak penelitian mikrobiologi dan penjelasan tentang denitrifikasi biologis, namun belum sempurna, dan pemahaman tentang fenomena SND masih dalam pengembangan dan eksplorasi. Teori lingkungan mikro diterima secara umum. Karena adanya gradien oksigen terlarut, konsentrasi oksigen terlarut pada permukaan luar flok mikroba atau biofilm menjadi tinggi, terutama bakteri nitrifikasi aerobik dan bakteri amonifikasi; jauh di dalam, transfer oksigen terhambat dan sejumlah besar oksigen terlarut eksternal dikonsumsi, mengakibatkan zona anoksik, di mana bakteri denitrifikasi merupakan spesies dominan, yang dapat menyebabkan terjadinya nitrifikasi dan denitrifikasi secara bersamaan. Teori ini menjelaskan permasalahan hidup berdampingannya strain-strain yang berbeda dalam satu reaktor yang sama, namun terdapat juga kekurangannya yaitu permasalahan sumber karbon organik. Sumber karbon organik merupakan donor elektron untuk denitrifikasi heterotrofik dan penghambat proses nitrifikasi. Ketika sumber karbon organik dalam limbah melewati lapisan aerobik, ia terlebih dahulu dioksidasi melalui oksidasi aerobik. Bakteri denitrifikasi di zona anoksik tidak dapat memperoleh donor elektron, sehingga mengurangi laju denitrifikasi dan dapat mempengaruhi efisiensi denitrifikasi SND. Oleh karena itu, mekanisme nitrifikasi dan denitrifikasi secara simultan masih perlu ditingkatkan lebih lanjut.
MBBR adalah jenis reaktor efisien baru yang menggabungkan metode lumpur aktif pertumbuhan tersuspensi dan metode biofilm pertumbuhan terpasang. Prinsip dasar perancangan adalah menambahkan secara langsung bahan pengisi tersuspensi dengan berat jenis mendekati air dan dapat tersuspensi dalam air ke dalam tangki reaksi sebagai pembawa aktif mikroorganisme. Pengisi yang tersuspensi dapat sering bersentuhan dengan limbah berkali-kali, dan secara bertahap menumbuhkan biofilm (film) pada permukaan pengisi, yang memperkuat efek perpindahan massa polutan, oksigen terlarut dan biofilm, yaitu MBBR disebut "biofilm bergerak ". Berdasarkan penelitian mekanisme SND sejauh ini, dikombinasikan dengan lingkungan mikro dan teori biologi, kemungkinan mode reaksi SND dalam biofilm MBBR adalah bakteri pengoksidasi amonia aerob, bakteri pengoksidasi nitrit, dan bakteri denitrifikasi aerobik yang didistribusikan di lapisan aerob biofilm bekerja sama dengan bakteri pengoksidasi amonia anaerobik, bakteri nitrit autotrofik dan bakteri denitrifikasi didistribusikan dalam lapisan anoksik biologis, dan akhirnya mencapai tujuan denitrifikasi.
MBBR mengandalkan aerasi dan aliran air di tangki aerasi untuk membuat pembawa dalam keadaan terfluidisasi, sehingga membentuk lumpur aktif tersuspensi dan biofilm yang menempel, memberikan keuntungan penuh bagi organisme fase terlampir dan tersuspensi, tidak hanya menyediakan makroskopis dan mikroskopis lingkungan aerobik dan anaerobik, tetapi juga menyelesaikan perselisihan DO dan sumber karbon antara nitrifikasi autotrofik, denitrifikasi heterotrofik, dan bakteri heterotrofik. Oleh karena itu, MBBR dapat mencapai keseimbangan kinetik dari dua proses nitrifikasi dan denitrifikasi, memiliki kondisi yang sangat baik untuk nitrifikasi dan denitrifikasi secara simultan, serta dapat mencapai nitrifikasi, denitrifikasi, dan denitrifikasi secara simultan MBBR.
Teknologi kunci untuk mencapai nitrifikasi dan denitrifikasi simultan MBBR adalah dengan mengontrol keseimbangan kinetik reaksi nitrifikasi dan denitrifikasi di MBBR, menyelesaikan perselisihan DO antara nitrifikasi autotrofik dan bakteri heterotrofik dan perselisihan sumber karbon antara denitrifikasi dan bakteri heterotrofik, dll. Oleh karena itu, faktor kontrol utama adalah: rasio karbon-nitrogen, konsentrasi oksigen terlarut, suhu dan pH, dll.
Kunci teknis metode MBBR terletak pada bahan pengisi biologis yang memiliki berat jenis mendekati air dan mudah bergerak bebas dengan air dengan sedikit pengadukan. Biasanya bahan pengisinya terbuat dari plastik polietilen. Bentuk masing-masing pembawa adalah silinder kecil dengan diameter 10mm dan tinggi 8mm. Terdapat penyangga silang di dalam silinder dan sirip vertikal yang menonjol di dinding luar. Bagian berongga dari bahan pengisi menyumbang 0,95 dari total volume, yaitu dalam wadah yang berisi air dan bahan pengisi, volume air pada setiap bahan pengisi adalah 95%. Dengan mempertimbangkan perputaran bahan pengisi dan total volume wadah, rasio pengisian bahan pengisi didefinisikan sebagai proporsi ruang yang ditempati oleh pembawa. Untuk mencapai efek pencampuran terbaik, rasio pengisian maksimum bahan pengisi adalah 0,7. Secara teoritis, total luas permukaan spesifik bahan pengisi ditentukan berdasarkan jumlah luas permukaan spesifik pembawa biologis per satuan volume, yang umumnya 700m2/m3. Ketika biofilm tumbuh di dalam pembawa, luas permukaan spesifik efektif sebenarnya adalah sekitar 500m2/m3.
Jenis bahan pengisi biologis ini kondusif bagi perlekatan dan pertumbuhan mikroorganisme di bagian dalam bahan pengisi, membentuk biofilm yang relatif stabil, dan mudah membentuk keadaan terfluidisasi. Ketika persyaratan pra-pengolahan rendah atau limbah mengandung serat dalam jumlah besar, seperti ketika tangki sedimentasi primer tidak digunakan dalam pengolahan limbah kota atau ketika mengolah air limbah pembuatan kertas yang mengandung serat dalam jumlah besar, bahan pengisi biologis dengan permukaan spesifik yang lebih kecil luas dan ukuran yang digunakan lebih besar. Jika terdapat perlakuan awal yang baik atau digunakan untuk nitrifikasi, digunakan pengisi biologis dengan luas permukaan spesifik yang besar.
Konsentrasi DO merupakan faktor pembatas utama yang mempengaruhi nitrifikasi dan denitrifikasi secara simultan . Dengan mengendalikan konsentrasi DO, zona aerobik atau zona anoksik dapat terbentuk di berbagai bagian biofilm, sehingga memiliki kondisi fisik untuk mencapai nitrifikasi dan denitrifikasi secara simultan.
Secara teoritis, bila konsentrasi DO terlalu tinggi, DO dapat menembus ke dalam biofilm sehingga sulit terbentuk zona anoksik di dalamnya, dan sejumlah besar nitrogen amonia teroksidasi menjadi nitrat dan nitrit, sehingga TN limbah cair masih sangat tinggi; sebaliknya, jika konsentrasi DO sangat rendah, maka akan menyebabkan sebagian besar zona anaerobik di dalam biofilm, dan kapasitas denitrifikasi biofilm akan meningkat (konsentrasi nitrat dan nitrit dalam limbah sangat rendah), namun karena suplai DO yang tidak mencukupi, efek nitrifikasi dari proses MBBR menurun, menyebabkan konsentrasi nitrogen amonia limbah meningkat, sehingga menyebabkan TN limbah cair meningkat, sehingga mempengaruhi efek pengolahan akhir.
Melalui penelitian, nilai DO yang optimal untuk pengolahan MBBR limbah domestik perkotaan akhirnya diperoleh: ketika konsentrasi DO di atas 2 mg/L, DO memiliki pengaruh yang kecil terhadap efek nitrifikasi MBBR, laju penghilangan nitrogen amonia dapat mencapai 97% -99%, dan nitrogen amonia limbah dapat dijaga di bawah 1,0 mg/L; ketika konsentrasi DO sekitar 1,0 mg/L, laju penghilangan nitrogen amonia sekitar 84%, dan konsentrasi nitrogen amonia limbah meningkat secara signifikan. Selain itu DO pada tangki aerasi juga tidak boleh terlalu tinggi. Oksigen terlarut yang terlalu tinggi dapat menyebabkan polutan organik terurai terlalu cepat sehingga mengakibatkan kurangnya nutrisi bagi mikroorganisme, dan lumpur aktif rentan terhadap penuaan dan strukturnya lepas. Selain itu, DO yang terlalu tinggi akan menghabiskan terlalu banyak energi, yang juga tidak sesuai secara ekonomi.
86 - 571 - 88647609
+ 86-15267462807
Bahasa inggris
عربي
español